金屬礦山尾礦庫生態恢復實驗

何亮順

摘要：在一般環境條件下，即使場地閑置多年，庫區也寸草不生。同時，金屬礦山尾礦庫生態修復面臨著金屬等污染物含量高、酸堿性強且變化大、 植物養分含量低、固體廢棄物表面不穩定等幾大問題。國內外許多學者致力于其研究，但并未取得良好的尾礦庫生態修復和治理效果。為此，以某鐵礦尾 礦庫為例，開展生態修復的試驗研究，以期找到適合金屬礦山尾礦庫生態修復的具體措施，達到生態綠化的目的。

關鍵詞：尾礦庫;生態恢復;土壤改良;種植模式;

目前某老庫及擴容庫堆積壩子壩壩頂標高均已經達到設計最終堆積壩 頂標高 1620.0m，沉積灘頂標高約為 1620.0m，2020 年服役期滿進行閉庫。閉庫主要內容包括疏排庫內尾礦積水，老庫壩肩溢洪道及庫面排水渠修繕，尾礦庫現有排洪系統修繕，周邊截洪溝、壩肩截水溝及壩坡排水溝網清理 修繕，壩坡修整加固及壩頂平臺及庫內沉積灘生態會恢復等。

一、金屬礦山尾礦庫生態修復面臨的困難

1.金屬和其他污染物含量高。通常礦山固體廢物中含有大量的銅、鉛、 鋅、鎘等重金屬元素。當這些金屬元素微量存在時，可作為土壤中的營養?物質促進植物生長; 但當這些元素超量共同存在時，由于毒性的協同作用，對植物生長危害較大。

2.酸堿性強且變化大。多數植物適宜生長在中性土壤中，當固體廢物?中的 pH 值為 7～8.5 時，則呈強堿性，可使多數植物枯萎，當 pH 值小于 4?時，固體廢物則呈強酸性，對植物生長有強烈的抑制作用。這不僅是因為?酸本身的危害，而且在酸性環境中，重金屬離子更易變化而發生毒害作用。

3.植物營養物質含量低。植物正常生長需要多種元素，其中氮、磷、 鉀等元素不能低于正常含量，否則植物就不能正常生長。礦山固體廢物中 一般都缺少土壤構造和有機物，不能保存這些養分，堆放時間越長，固體 廢物表面層中有機物的含量就越高，對植物生長也就越有利。而新近排放 的尾礦表面，有機物的含量非常低，極不利于植物的生長。

二、下游某擴容庫灘面整治改造及復墾

本次閉庫設計擬將下游某擴容庫庫面與某老庫修整為一個整體，下游?擴容庫沉積灘面擬利用尾砂或其他土石料充填抬高、整體堆排形成 1620.0m?壩頂平臺，并與上游老庫壩頂連成一個平面，從而徹底消除下游新庫庫面。尾礦庫閉庫階段，疏干上下游兩庫庫內積水待沉積灘面晾曬固結后，在某?擴容庫庫面利用干尾砂或其他土石料一次性回填并壓實修整形成一個大面?積的壩頂平臺，并與某老庫壩頂連成一個平面，壩頂平臺最低標高為尾礦?庫設計最終堆積壩頂標 1620.0m，最大標高位于某老庫子壩壩頂位置，最大?標高約為 1623.0m，壩頂平臺整體傾向下游側方向順坡坡度不小于 0.5%。壩頂平臺回填施工前應先對某擴容庫內擴容新建 3#溢水塔進行封堵處理，溢水塔封堵采用鋼筋混凝土預制蓋板封堵井座的方式。壩頂平臺要求在旱?季集中施工，施工周期宜盡可能短，回填作業沿壩軸線方向從北側往南側?方向分多段進行施工，建議單段不大于 300m，單段回填作業要求從壩前往?庫尾方向逐漸推進，待回填土沉降基本穩定后，再按照 0.5%順坡坡度要求?對平臺進行整體修整，修整作業建議從壩前往庫尾方向進行。為確保施工?安全，某尾礦庫灘面尾礦充分固結后方可上壩作業。庫內灘面施工不得采?用大型機械設備，應結合土石料鋪填情況，根據現場實際灘面狀態采用合?適的小型設備或人工施工，并采取必要的安全措施保障施工安全。尾礦庫?閉庫后土地復墾是礦山環境綜合治理的一項重要技術，閉庫后生態恢復是?保護環境的重要環節，尾礦庫干灘面尾砂長期暴露在外，遇下雨及大風天?氣時細粒狀的尾礦便會被雨水及大風帶到周圍及下游土壤、河流內，引起?該地區的土地及水源污染。某擴容庫 1620m 壩頂平臺修整完成后，擬進行?土地生態修復和重新再利用。本工程尾礦屬選鐵尾礦，不含其它重金屬離?子及其它有毒有害元素，尾礦庫閉庫后在修整后的壩頂平臺上及時采用山?皮土或腐殖粉質粘土將庫面尾砂覆蓋，覆土厚度 0.5m，覆土后壩頂平臺最?低標高為 1620.5m，覆土平整后的壩頂平臺整體傾向下游側方向坡度同樣不?小于 0.5%。為減少庫面覆土的水土流失，在覆土上部種植馬鞭草等草種或?種植矮楊梅、油杉等樹種恢復植被。植被綠化可因地制宜選擇適合當地氣?候和環境、適應本項目尾礦特有的礦物成份或微量營養元素吸收，生命力強、根系發達的低矮植物或草種等進行種植。初期恢復植被的主要目的是?環保景觀，也可種植豆類等植物用于改良修復土壤，后期可結合最終復墾?利用目標變化改為實業復墾，宜建則建、宜田則田、宜林則林、宜水則水，如種植經濟林、種地旱地作物、打造為景觀公園等，此外還可用作光伏發?電場地等，總之，生態修復應與山水林田草生態保護修復等有機結合，統?籌部署、系統修復、綜合治理。為減小雨水對壩頂平臺的沖刷影響，在平?臺上部修建完善的排水溝網，包括縱向排水溝及人字溝，其中縱向排水溝?采用底寬 0.4m×深 0.4m 的矩形斷面溝、壁厚 150mm，人字溝采用底寬 0.3m?×深 0.3m 的矩形斷面溝、壁厚 120mm，排水溝均采用 C20 素混凝土結構?？v向排水溝水平間距為 100m，縱向排水溝最終接入尾礦壩壩頂水平排水?溝、壩坡縱向排水溝或壩肩截水溝，最終排至尾礦庫下游坡腳外圍。人字?溝呈魚翅狀分布在縱向排水溝兩側，單段人字溝高差 1.0m 左右，坡面排水?溝具體可根據現場情況進行布置。為適應平臺自然沉降，坡面排水溝宜先?采用柔性結構，在平臺上部開挖溝槽后鋪設 PE 膜，后覆蓋一層假草皮，待?平臺沉降基本穩定后再改造為混凝土永久結構。

三、上游某老庫灘面整治改造及復墾

某擴容庫壩頂平臺修整完成后，某老庫堆筑的子壩壩頂最大標高約為 1623.0m、子壩上游坡比修整為 1：3。某老庫壩前寬頂平臺頂部標高為 1620.0m、平臺整體傾向上游側坡度不小于 0.2%、平臺上游側模袋壩體邊 坡為 1：3，并利用粗尾砂或其他土石料將寬頂平臺上游側庫尾沉積灘面整 體修整為由壩前傾向上游庫尾方向坡度不小于 0.5%，同時確保北高南低的 整體灘面形態。某老庫沉積灘面修整完成后，在子壩上游邊坡以及寬頂平 臺上游邊坡上部均設置 0.35m 厚的漿砌片石護坡，與此同時，在某老庫子 壩、寬頂平臺及沉積灘上部及時采用山皮土或腐殖粉質粘土將庫面尾砂覆 蓋，覆土厚度 0.5m，覆土后子壩頂最大標高為 1623.5m、寬頂平臺最大標 高為 1620.5m。在覆土上種植馬鞭草等草種或種植矮楊梅或油杉等樹種恢復 植被。植被綠化同樣應因地制宜選擇適合當地氣候和環境、適應本項目尾 礦特有的礦物成份或微量營養元素吸收，生命力強、根系發達的低矮植物 或草種等進行種植。為減小雨水對沖刷影響，在寬頂平臺及沉積灘上部同 樣修建排水溝網。寬頂平臺及沉積灘上部均設置縱向排水溝及人字溝，其 中縱向排水溝采用底寬 0.4m×深 0.4m 的矩形斷面溝、壁厚 150mm，從老?庫子壩頂一直延伸至庫尾端，人字溝采用底寬 0.3m×深 0.3m 的矩形斷面 溝、壁厚 120mm?？v向排水溝水平間距為 200m，人字溝呈魚翅狀分布在縱 向排水溝兩側，其中寬頂平臺及其上游沉積灘面上部每道縱向排水溝兩側 均各設置一道人字溝即可。縱向排水溝最終匯集至庫區尾端的橫向截水溝，橫向截水溝采用梯形斷面形式，斷面底寬 1.0m，深 1.0m，邊坡 1：0.5、壁 厚 300mm。排水溝均采用 C20 素混凝土結構。橫向截水溝由庫區北側一直 延伸至南側，匯水引入 3’#溢水塔或壩肩溢洪道內。排水溝均采用素混凝 土結構排水溝，具體可根據現場實際情況進行布置。為適應自然沉降，坡 面排水溝亦可暫先采用柔性結構，在平臺上部開挖溝槽后鋪設 PE 膜，后覆 蓋一層假草皮，待沉積灘沉降基本穩定后再改造為混凝土永久結構。

總之，通過在強酸環境下的尾砂面采取就地改良的方式，不覆土直接 植被是可行的，合理的土壤改良模式和植物搭配種植模式得到了驗證，為 下一步大面積推廣奠定了基礎。

參考文獻：

[1]王建設.我國尾礦庫安全現狀及事故防治措施.2019.

[2]田旭陽.淺談金屬礦山尾礦庫生態恢復實驗.2020.